千米深井大巷孤立煤体整体失稳 冲击机理及防治研究

为研究深井大巷切割形成孤立煤体整体失稳诱发冲击地压机理,以梁宝寺矿35000采区为工程背景,采用现场调研、理论分析和数值模拟等方法,研究了不同大巷间距的煤体支承压力分布状态,建立了大巷围岩卸压后整体失稳冲击力学模型,揭示了深井大巷孤立煤体整体失稳冲击机理:大巷孤立煤体在大采深自重应力、地质构造应力和条带开采形成的集中应力等因素叠加作用下,形成"高应力孤立煤体",孤立煤体采取卸压措施后导致其承载范围减小,应力集中程度进一步加大,当孤立煤体平均应力超过煤体综合抗压强度时,易诱发整体失稳冲击。据此提出合理留设巷道间距、合理布置巷道层位和加强监测预警等防治措施。研究结果为深井孤立煤体整体失稳冲击提供理论基础,为深部冲击地压矿井的开采设计和孤立煤体冲击防治提供了技术途径。     

深井高应力浸水孤立煤体蠕变失稳型冲击地压机理研究

以赵楼煤矿七采区南部水仓联络巷冲击显现为背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,研究了高应力浸水孤立煤体蠕变失稳型冲击地压机理。浸水孤立煤体承载应力主要呈现从“双峰”形到“马鞍”形再到“平台”形最后到“单峰”形的蠕变演化规律;基于burgers模型,引入了含水损伤变量,建立了孤立煤体弹性区集中应力估算力学模型,揭示了高应力浸水孤立煤体蠕变失稳型冲击机理：孤立煤体在水仓积水的不断弱化作用下,强度逐渐降低直至残余强度,其承载能力也随之下降,导致应力集中由塑性区向弹性区转移,当弹性区承载集中应力超过其失稳阈值时,容易诱发冲击地压;提出了高应力浸水孤立煤体蠕变失稳型冲击的防治对策：降低孤立煤体平均承载应力,增加孤立煤体综合抗压强度,必要时针对孤立煤体附近的巷道进行充填处理。     

深井冲击地压发生机理研究及防治技术

根据协庄矿千米深井冲击地压的特点,分析了深井冲击地压发生机理,制定了冲击地压的有效治理措施,取得了良好的防治效果,实现深井冲击地压煤层安全开采。     

深井特厚煤层充填开采防冲机理研究

为保障深井特厚煤层工作面的安全回采,基于载荷三带理论,以山东某矿为工程背景,提出了采用充填法开采以降低工作面整体冲击风险的方案,采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法研究了充填采空区对工作面煤体支承压力分布的影响机制,得到以下结论:1)充填体充填采空区减小了顶板自由下沉运动的空间,有效降低了顶板岩层裂隙的发育高度;2)充填体抗压变形能力决定了对煤体施加动载影响的岩层运动范围,充填体抗压变形能力越大,作用在煤体上的动载效应越不明显;3)提出了控制充实率、加强监测和确定合理推采速度等充填工作面防冲技术措施。现场实践表明,充填法开采减小了工作面煤体的应力集中程度,有效降低了发生冲击地压的风险。该研究成果为类似条件下工作面的安全开采提供指导和借鉴。     

深井冲击地压发生机理分析及预测方法研究

本文在总结深井冲击地压的特征和规律的基础上,对深井冲击地压的发生机理,如强度理论、冲击倾向性理论、刚度理论、能量理论、失稳理论等分别进行了分析,指出了上述各种理论的不足,结合淮北某矿顶板砂岩试验,提出了利用应变法和声发射法来预测深井冲击地压的发生,取得了较好的效果。     

坚硬厚煤体冲击地压防治研究与应用

630采区煤层埋藏深、厚度大、煤体坚硬,掘进期间巷道变形小,但煤炮声等应力显现较明显。通过参考相似条件矿井的防治技术及矿井实际情况,对该区域的防冲工作提出治理意见,充分释放围岩弹性能,确保了巷道的稳定。     

煤体冲击地压防治的实践与认识

介绍煤体冲击地压预防和治理的成功经验，提出合理可行的综合措施。     

冲击倾向性与煤体细观结构特征的相关规律

以开滦矿区典型冲击地压矿井——赵各庄矿——不同冲击倾向性煤层煤体为研究对象,通过X射线衍射、光学电子显微镜等一系列细观试验,分析了该矿7,9,12号煤层煤体的细观结构特征,并与忻州窑矿11号煤层煤样细观结构特征进行对比.基于煤体微结构参数定量地研究了煤体冲击倾向性的强弱,得到了煤层内细观结构参数、有机组分分布等因素与冲击倾向性的关系.结果表明:在相同应力、地质条件下,忻州窑矿11号煤更易发生冲击地压;显微硬度和显微脆度均较大的煤体较易发生冲击;镜质组最大反射率与最小反射率之差越小,冲击倾向性越小;显微组分分布简单且原生损伤越小的情况下,冲击倾向性越小.     

湖西矿800m深井冲击倾向性试验及防治对策研究

冲击地压是一种特殊的矿山动力现象,而冲击倾向性是煤岩体发生冲击地压的内在因素和必要条件。本文对湖西矿主采煤层进行了煤岩冲击倾向性试验研究,对冲击能量指数、弹性能量指数和动态破坏时间三个煤层冲击能量指标,以及弯曲能量指数的岩层冲击能量指标进行了试验和分析,获得该矿深部煤岩冲击倾向性评判结果,在此研究基础上,提出了湖西煤矿未来深部开采时冲击灾害防治对策。     

深井厚煤层冲击地压综合预警技术研究

针对大采深厚煤层条件下冲击地压的监测预报难题,以千秋煤矿为例,提出了基于电磁辐射和微震的冲击地压综合监测预警方案,并对冲击事件前微震反常的原因进行了初步探讨。发现冲击地压发生前电磁强度基本呈逐渐上升趋势;微震频次和日总能量在冲击发生前逐渐减小,在冲击发生时频次和日总能量达到峰值;认为冲击事件前微震反常现象是煤岩体应力转移和塑性变形所致。综合利用电磁辐射和微震的这种特征规律可显著提高大采深厚煤层矿井的冲击地压预警准确率。     

深部冲击危险性特厚煤层开采技术研究

巨野龙固煤矿开采深度为840 m左右,面临冲击地压灾害威胁。通过对试件实验室岩石力学性能实验,判定煤层冲击倾向性3个指数各自特性,DT为821.6,WET和KE各为1.37和3.86,判定3煤层属于Ⅱ类,为具有弱冲击倾向性的煤层。通过FLAC3D数值模拟研究,分析了深部厚煤层分层开采、大采高开采和综放开采矿压特征的基本差异,冲击危险性厚煤层宜采用放顶煤开采。     

深部高瓦斯煤层冲击地压发生机理研究

针对深部高瓦斯煤层的冲击地压灾害,从瓦斯对煤体强度影响、瓦斯煤体在卸载下的层裂现象及瓦斯煤体积聚静态能量3方面入手,探讨瓦斯煤层冲击地压的发生机理。通过理论推导得出:瓦斯降低了煤体强度,减小了煤体破坏时所需要的能量;含瓦斯煤体突然卸载后,受地应力和瓦斯共同作用会产生层裂现象,削弱了冲击显现区煤体抵抗变形的能力;最终在集中动载荷和耦合静态能量的共同作用下,建立了瓦斯煤层发生冲击地压的能量判据,指出了瓦斯煤体更容易发生冲击地压。此外,在冲击地压发生后往往出现瓦斯异常涌出的现象,瓦斯积聚对安全生产带来隐患,甚至引起煤与瓦斯突出等动力灾害。     

厚煤层巷道冲击矿压的强矿震诱发机制与防治

针对厚煤层大巷强矿震诱冲实例,通过建立底板梁动静载力学模型,结合数值模拟及微震监测等进行研究,得出结论:动载主导型底板冲击分为拉应力破坏和挠曲变形破坏,其中震动加速度引起的惯性力q惯的大小决定底板梁是否破坏及其破坏类型;对于同一底板深度的质点,距震源水平距离越近,q惯越大,底板梁越容易冲击破坏,距震源水平距离相同的质点,深度越小,q惯越大。模拟结果对比证实了理论分析的科学性,并指导制订了卸压解危措施,取得了良好的防治效果。     

深埋厚煤层孤岛煤柱冲击地压防治研究

针对深埋厚煤层孤岛煤柱回收过程中巷道围岩变形不均匀、维护效果差等现状,以回收3102孤岛煤柱为工程背景,采用混凝土、承载煤柱和锚杆三者互相耦合共同支撑上覆岩层。详细介绍了防冲护巷方法的施工工艺。     

夹矸厚煤层掘进工作面冲击地压机理及防治技术

以某矿掘进工作面冲击地压事故为工程背景,通过理论分析和数值模拟,研究了夹矸厚煤层冲击地压的发生机理,认为夹矸带形成的应力集中区与掘进面超前应力叠加造成局部应力高度集中,是诱发掘进工作面冲击地压的主要原因;在此基础上,提出了"迎头-巷帮-底板"综合卸压方法以及合理的掘进支护方案。     

深部厚煤层综采工作面冲击地压防治技术

深部厚煤层破裂后的体积膨胀产生的"应力集中"易造成大范围的冲击。唐口煤矿5304工作面煤层厚、埋深近千米,其煤层及其顶板均具有冲击倾向性。从改变或消除引起冲击地压的主导因素角度出发,提出了冲击地压的4个治理原则:降低、转移、避开和抵消应力条件;提前释放能量;消除物质条件;控制诱发因素。采用区域解危减震措施与局部解危减震措施相结合的冲击地压防治技术,降低、改变或消除引起冲击地压的主导因素并进行了效果检验,有效保证了5304工作面的安全回采。     

急倾斜厚煤层开采水煤体溃泄机理研究

急倾斜厚煤层开采时发生的水媒体溃泄是一种新的矿井灾害.为了有效的防止水煤体溃泄灾害的发生,介绍了水煤体溃泄灾害发生的条件,实验测试了水煤体的物理力学性质,进行了围岩变形相似材料模拟实验,分析了水煤体溃泄的机理,提出了防治水煤体溃泄的工程措施.结果表明,通过对煤粉、水源、水煤体堆积体积和所处力学条件这几个水煤体溃泄的主要因素的有效控制既能有效的防止水煤体溃泄灾害的发生.     

复合结构型特厚软煤层“结构性”冲击机理研究

为分析各种煤-矸(煤)组合结构与冲击地压之间的关系,采用理论分析、数值模拟及现场验证相结合的方法,提出了复合结构型特厚软煤层结构性冲击的概念,探讨了可冲击软煤层的结构模型,并模拟了其应力演变过程。研究表明:复合结构型特厚软煤的缺陷性可能引发结构性冲击;结构性冲击发生时,沿走向结构承载体的应力集中过程分为3个阶段:复合结构型煤体向结构承载体过渡阶段,结构承载体附加超前应力阶段,结构承载体破坏阶段;随着工作面接近结构煤层,工作面超前支承压力峰值增大,影响范围减小。     

深部煤层冲击矿压防治技术的探讨

介绍了煤矿开采过程中冲击矿压的预测预报及防治技术,其治理过程是先确定冲击危险指数,再采用电磁辐射仪和钻屑法进行预测预报,对危险区段立即采用卸压爆破技术进行防治,最后用电磁辐射仪来检验爆破效果。